Maths Expertes en Terminale

L'essentiel pour réussir

Nombres complexes

A SAVOIR: le cours sur les complexes

Exercice 7

  1. A l'aide d'une formule d'addition, déterminer la valeur de $\sin { π}/{12}$
  2. A l'aide d'une formule de duplication, déterminer la valeur de $\cos { 3π}/{8}$
  3. Montrer que, pour tout réel $a$, on a: $\cos a+ \cos(a+{2π}/{3})+\cos(a+{4π}/{3})=0$
  4. A l'aide de formules de duplication, déterminer la valeur du réel $a$ sachant que: $a= \cos{π}/{9}×\cos{2π}/{9}×\cos{4π}/{9}$
    Il est conseillé de calculer $8\sin{π}/{9}×a$

Solution...
Corrigé

On tente de faire apparaître des angles remarquables.

  1. On note que: $ { π}/{12}= { π}/{3}- { π}/{4}$.
    Par conséquent: $\sin { π}/{12}=\sin { π}/{3} \cos { π}/{4} -\cos { π}/{3} \sin { π}/{4}$
    Soit: $\sin { π}/{12}={√{3}}/{2} ×{√{2}}/{2} -{1}/{2} ×{√{2}}/{2}$

    Soit: $\sin { π}/{12}={√{6}-√{2}}/{4}$

  2. On note que: $ 2{ 3π}/{8}= { 3π}/{4}$.
    Par conséquent: $\cos{ 3π}/{4}=2\cos^2 { 3π}/{8}-1$
    Or: $\cos{ 3π}/{4}=-\cos{ π}/{4}$
    Donc, on obtient: $-{√{2}}/{2}=2\cos^2 { 3π}/{8}-1$
    Et par là: $\cos^2 { 3π}/{8}={2-√{2}}/{4}$
    Donc: $\cos { 3π}/{8}=√{{2-√{2}}/{4}}$ ou $\cos { 3π}/{8}=-√{{2-√{2}}/{4}}$
    Mais, comme $0<{ 3π}/{8}≤{ π}/{2}$, on a: $\cos { 3π}/{8}>0$.
    Par conséquent: $\cos { 3π}/{8}=√{{2-√{2}}/{4}}$
    Soit: $\cos { 3π}/{8}={√{2-√{2}}}/{2}$

  3. On a: $\cos(a+{2π}/{3})= \cos a×\cos{2π}/{3}-\sin a×\sin{2π}/{3}=\cos a×(-\cos{π}/{3})-\sin a×\sin{π}/{3}$
    Soit: $\cos(a+{2π}/{3})= -{1}/{2}\cos a-{√{3}}/{2}\sin a$

    Par ailleurs, on a: $\cos(a+{4π}/{3})= \cos a×\cos{4π}/{3}-\sin a×\sin{4π}/{3}=\cos a×(-\cos{π}/{3})-\sin a×(-\sin{π}/{3})$
    Soit: $\cos(a+{4π}/{3})= -{1}/{2}\cos a+{√{3}}/{2}\sin a$

    Par conséquent, on obtient:
    $\cos a+ \cos(a+{2π}/{3})+\cos(a+{4π}/{3})=\cos a-{1}/{2}\cos a-{√{3}}/{2}\sin a-{1}/{2}\cos a+{√{3}}/{2}\sin a$
    Soit: $\cos a+ \cos(a+{2π}/{3})+\cos(a+{4π}/{3})=0$  c.q.f.d.

  4. On sait que:   $2\sin{π}/{9}×\cos{π}/{9}=\sin{2π}/{9}$    (1)
    Et que:   $2\sin{2π}/{9}×\cos{2π}/{9}=\sin{4π}/{9}$    (2)
    Et que:   $2\sin{4π}/{9}×\cos{4π}/{9}=\sin{8π}/{9}$  (  3)

    On calcule alors:   $8\sin{π}/{9}×a=2\sin{π}/{9}×\cos{π}/{9}×4\cos{2π}/{9}×\cos{4π}/{9}$
    Soit:   $8\sin{π}/{9}×a=2\sin{2π}/{9}×\cos{2π}/{9}×2\cos{4π}/{9}$    d'après(1)
    Soit:   $8\sin{π}/{9}×a=2\sin{4π}/{9}×\cos{4π}/{9}$    d'après(2)
    Soit:   $8\sin{π}/{9}×a=\sin{8π}/{9}$    d'après(3)
    Or:  $\sin{8π}/{9}=\sin{π}/{9}$
    Donc:   $8\sin{π}/{9}×a=\sin{π}/{9}$
    Et comme $\sin{π}/{9}$ est non nul, on obtient: $8a=1$.
    Et par là:   $a={1}/{8}$
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